CN208832753U - 测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空气源热泵热水系统技术领域，公开了一种为研究水箱在不同阶段的温度分层现象的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，包括依次循环连接的立式水箱、第二温度传感器、第一电动阀、循环泵、加热装置、第三温度传感器、第四温度传感器以及控制器；在第二温度传感器和第一电动阀的结合点处连接有第二电动阀；在第三温度传感器的第四温度传感器结合点出连接有第三电动阀；在立式水箱内从上之下依次均匀设置有多个第一温度传感器；所述控制器电连接有通信模块。本实用新型为解决水箱在不同阶段的温度分层提供理论支撑，为优化热水系统冷水补水方式及参数提供依据，控制精度高，得出的数据也更加可靠，更加安全。

Description

测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置

技术领域

本实用新型属于空气源热泵热水系统技术领域，具体涉及测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对生活舒适度的要求也越来越高，热水供应成为生活中一项必须的需求。根据有关调查显示，城市民用建筑进洗澡热水耗能就接近20％，而各类商业建筑热水能耗为其总能耗10％-40％。国外有调查研究得出，对于42℃的热水，74％的家庭人均耗量小于40L/d，64％的家庭年人均耗量小于35L/d，总体上年人均耗量为25-35L/d。从科学利用热能的角度来说，用电加热、天然气、燃油等高品位的能源，加热40℃的淋浴热水是不节能的，即使加热效率达到100％，表面看没有热能的损失，但实际上已经伴随着巨大的熵增损失，能源浪费极大。

各种节能技术被积极研究和推广的同时，可再生清洁能源得到国际社会的普遍重视。空气能是广泛存在、平等给予和可自由利用的低品位能源，空气源热泵热水系统利用逆卡诺循环原理，以极少的电能通过热泵工质把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机后成为高温热能，传至水中，加热水，是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术。水箱是空气源热泵热水系统中重要的组成部分，然而在重力场作用下，水因温度差而产生密度差，在浮升力的作用下，温度高的水分布在水箱上层，温度低的水分布在水箱下部，水箱不同高度上水层的温度、密度有所不同，进而形成了水箱内的温度分层现象。水箱温度分层对于系统的cop值有很大影响，从而浪费了能源，而目前还没有一种装置能够测试水箱内部在不同阶段(蓄热、保温和释热)冷水补水对水箱温度冲击的影响情况的分层情况的装置，无法为解决水箱分层提供理论支撑。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置。本实用新型设置多个温度传感器、控制器、加热装置、循环泵以及多个电动阀，从而测试在不同阶段的冷水补水过程中，顶部加热、底部加热、电动阀开关顺序以及进出水流的流量这些因素对于水箱的温度冲击以及温度分层的影响，从而为解决水箱在不同阶段的温度分层提供理论支撑，为优化热水系统冷水补水方式及参数提供依据。

本实用新型所采用的技术方案为：

测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，包括依次循环连接的立式水箱、第二温度传感器、第一电动阀、循环泵、加热装置、第三温度传感器以及第四温度传感器；在第二温度传感器和第一电动阀的结合点处连接有第二电动阀；在第三温度传感器的第四温度传感器结合点出连接有第三电动阀；在立式水箱内从上之下依次均匀设置有多个第一温度传感器；所述装置还包括分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、循环泵、加热装置、第一电动阀、第二电动阀以及第三电动阀电连接的控制器；所述控制器电连接有通信模块。

进一步地，在所述第一电动阀背离循环泵的一端设置有第一流量传感器；在所述第二电动阀靠近第二温度传感器的一端设置有第二流量传感器；所述第一流量传感器以及第二流量传感器均与所述控制器电连接。

进一步地，在所述立式水箱与第二温度传感器的结合点处连接有卸压阀。

进一步地，所述通信模块为485通信模块。

进一步地，所述控制器为单片机。

进一步地，所述第一电动阀、第二电动阀以及第三电动阀均分别通过第一驱动电路与所述控制器电连接；每个所述第一驱动电路均包括+10V电源、三极管以及滤波电路；三极管的基极与所述控制器的输出端口连接，三极管的集电极与+10V电源连接，三极管的发射极与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端连接有输出电阻，输出电阻的两端分别与对应的电动阀的两个控制端连接。

进一步地，所述滤波电路包括电感、电容和续流二极管；电感的两端分别与电容的一端和三极管的发射极连接，电容的另一端接地；所述输出电阻与电容并联；续流二极管的一端与电感和三极管的发射极的结合点连接，另一端接地。

进一步地，所述+10V电源包括输入电源以及稳压管；所述输入电源与稳压管的输入引脚连接，在稳压管的输入引脚以及接地引脚之间串联有第一电容，在稳压管的输出引脚与接地引脚之间串联有第二电容；所述第二电容两端即为所述+10V电源。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型设置多个温度传感器、控制器、加热装置、循环泵以及多个电动阀，从而测试在不同阶段的冷水补水过程中，顶部加热、底部加热、电动阀开关顺序以及进出水流的流量这些因素对于水箱的温度冲击以及温度分层的影响，从而为解决水箱在不同阶段的温度分层提供理论支撑，为优化热水系统冷水补水方式及参数提供依据；其次，通过设置多个流量传感器，使控制器对电动阀的控制为闭环控制，控制精度高，得出的数据也更加可靠；并且，通过设置卸压阀，及时卸掉立式水箱中的热水压力，更加安全。

附图说明

图1是本实用新型的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置结构示意图；

图2是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制原理框图；

图3是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器的电路原理图；

图4是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器复位电路的电路原理图；

图5是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器时钟电路的电路原理图；

图6是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中电路模块的电路原理图；

图7是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器与加热装置连接的电路原理图；

图8是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器与循环泵连接的电路原理图；

图9是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中各温度传感器与控制器连接的电路原理图；

图10是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器与两个流量传感器连接的电路原理图；

图11是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中控制器与三个电动阀连接的电路原理图；

图12是图1所示的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置中通信模块的电路原理图。

图中：1-第二电动阀；2-第二流量传感器；3-第一温度传感器；4-第一流量传感器；5-第一电动阀；6-循环泵；7-卸压阀；8-加热装置；9-第三电动阀；10- 立式水箱；11-第二温度传感器；12-第三温度传感器；13-第四温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1-2所示，本实施例的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，包括依次循环连接的立式水箱10、第二温度传感器11、第一电动阀5、循环泵6、加热装置8、第三温度传感器12以及第四温度传感器13；在第二温度传感器11和第一电动阀5的结合点处连接有第二电动阀1；在第三温度传感器 12的第四温度传感器13结合点出连接有第三电动阀9；在立式水箱10内从上之下依次均匀设置有多个第一温度传感器3；所述装置还包括分别与所述第一温度传感器3、第二温度传感器11、第三温度传感器12、循环泵6、加热装置8、第一电动阀5、第二电动阀1以及第三电动阀9电连接的控制器；所述控制器电连接有通信模块。

如图3所示，本实施例中，所述控制器为单片机。具体地，单片机的型号为STC89C52。图4和图5分别为单片机的复位电路和时钟电路。图6为提供 +5V稳定电源的电源模块的电路原理图。

本实施例中，所述通信模块为485通信模块。具体地，如图12所示，485 通信模块包括RS485接口以及型号为MAX485的芯片；RS485接口的两个引脚 A和B分别与MAX485的A引脚和B引脚连接，MAX485的RO引脚与控制器的P3.0引脚连接，MAX485的DI引脚与控制器的P3.1引脚连接，MAX485 的DE引脚以及RE引脚连接在一起后再与控制器的P3.4引脚连接，通过设置通信模块，便于控制器及时将数据传输给电脑等上位机做分析。

本实施例中，第一温度传感器3、第二温度传感器11以及第三温度传感器 12均采用型号为DS18B20的温度传感器实现，其与控制器的连接电气原理图如图9所示。

本实施例中，加热装置8通过继电器J1与控制器连接，具体地，如图7所示，继电器J1采用型号为JDQ-DC5的继电器实现，继电器J1的线圈的两端分别与VCC电源以及三极管Q1的集电极电连接，继电器J1的常开触点与加热装置8串联后接在220V的交流电源上。

本实施例中，循环泵6通过接触器KM1以及继电器J2与控制器连接，具体电路原理图如图8所示，控制器通过三极管Q2使继电器J2的线圈得电或失电，从而使接触器KM1的线圈得电或失电，以使循环泵6与三相交流电(A/B/C) 连通或断开，从而控制循环泵的启停。

本实施例中，为提高控制精度，第一电动阀5、第二电动阀1以及第三电动阀9均采用现有的调节阀实现，具体地，采用LDZDL(P)系列的电子式调节阀实现。由于调节阀的输入电压为0～10V，从而精准控制阀门开度，因此，如图11所示，本实施例中，所述第一电动阀5、第二电动阀1以及第三电动阀 9均分别通过第一驱动电路与所述控制器电连接；每个所述第一驱动电路均包括+10V电源、三极管以及滤波电路；三极管的基极与所述控制器的输出端口连接，三极管的集电极与+10V电源连接，三极管的发射极与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端连接有输出电阻，输出电阻的两端分别与对应的电动阀的两个控制端连接。所述滤波电路包括电感、电容和续流二极管；电感的两端分别与电容的一端和三极管的发射极连接，电容的另一端接地；所述输出电阻与电容并联；续流二极管的一端与电感和三极管的发射极的结合点连接，另一端接地。优选地，为使输入给各电动阀的输入电压更稳定，本实施例中，所述 +10V电源包括输入电源以及稳压管；所述输入电源与稳压管的输入引脚连接，在稳压管的输入引脚以及接地引脚之间串联有第一电容C23，在稳压管的输出引脚与接地引脚之间串联有第二电容C24；所述第二电容C24两端即为所述 +10V电源。控制器通过输出引脚输出PWM信号，从而在输出电阻的两端产生 0～10V的电压。

为进一步提高第一电动阀5、第二电动阀1以及第三电动阀9的控制精度，本实施例中，如图1所示，在所述第一电动阀5背离循环泵6的一端设置有第一流量传感器4；在所述第二电动阀1靠近第二温度传感器11的一端设置有第二流量传感器2；所述第一流量传感器4以及第二流量传感器2均与所述控制器电连接。本实施例中，第一流量传感器4以及第二流量传感器2均采用 Focmag3102的流量传感器实现，其与控制器连接的电路原理图如图10所示。

为确保本装置更加安全，如图1所示，本实施例中，在所述立式水箱10与第二温度传感器11的结合点处连接有卸压阀7。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：包括依次循环连接的立式水箱(10)、第二温度传感器(11)、第一电动阀(5)、循环泵(6)、加热装置(8)、第三温度传感器(12)以及第四温度传感器(13)；在第二温度传感器(11)和第一电动阀(5)的结合点处连接有第二电动阀(1)；在第三温度传感器(12)的第四温度传感器(13)结合点出连接有第三电动阀(9)；在立式水箱(10)内从上之下依次均匀设置有多个第一温度传感器(3)；所述装置还包括分别与所述第一温度传感器(3)、第二温度传感器(11)、第三温度传感器(12)、循环泵(6)、加热装置(8)、第一电动阀(5)、第二电动阀(1)以及第三电动阀(9)电连接的控制器；所述控制器电连接有通信模块。

2.根据权利要求1所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：在所述第一电动阀(5)背离循环泵(6)的一端设置有第一流量传感器(4)；在所述第二电动阀(1)靠近第二温度传感器(11)的一端设置有第二流量传感器(2)；所述第一流量传感器(4)以及第二流量传感器(2)均与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：在所述立式水箱(10)与第二温度传感器(11)的结合点处连接有卸压阀(7)。

4.根据权利要求1所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：所述通信模块为485通信模块。

5.根据权利要求1所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：所述控制器为单片机。

6.根据权利要求5所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：所述第一电动阀(5)、第二电动阀(1)以及第三电动阀(9)均分别通过第一驱动电路与所述控制器电连接；每个所述第一驱动电路均包括+10V电源、三极管以及滤波电路；三极管的基极与所述控制器的输出端口连接，三极管的集电极与+10V电源连接，三极管的发射极与滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端连接有输出电阻，输出电阻的两端分别与对应的电动阀的两个控制端连接。

7.根据权利要求6所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：所述滤波电路包括电感、电容和续流二极管；电感的两端分别与电容的一端和三极管的发射极连接，电容的另一端接地；所述输出电阻与电容并联；续流二极管的一端与电感和三极管的发射极的结合点连接，另一端接地。

8.根据权利要求6或7任一项所述的测试空气源热泵热水系统中水箱温度冲击的装置，其特征在于：所述+10V电源包括输入电源以及稳压管；所述输入电源与稳压管的输入引脚连接，在稳压管的输入引脚以及接地引脚之间串联有第一电容(C23)，在稳压管的输出引脚与接地引脚之间串联有第二电容(C24)；所述第二电容(C24)两端即为所述+10V电源。